土木工程與建筑學院第三章變形監測方案設計1、監測內容的確定；

2、監測方法、儀器和監測精度的確定；

3、基準點和變形觀測點布置的確定；

4、監測周期（頻率）的確定。

5、儀器設備及檢定要求的確定。

6、觀測與數據處理方法的確定

7、提交成果內容的確定。本章主要內容土木工程與建筑學院方案設計的原則

a．在確定監測方法方面，充分考慮地形、地質條件及監測環境，選擇相適應的監測方法，人工直接監測和自動監測相結合。b．在監測儀器選擇方面，不要片面追求高、精、尖、多、全。監測儀器一般應滿足精度、可靠度、牢固可靠三項要求，統籌考慮安排。c．測點的布設不宜過多，但要保證觀測質量。一般情況下，主要測點的布設應能控制結構的最大應力（應變）和最大撓度（或位移）。d．各個不同的監測方案，需要進行方案的比較和驗證工作，使監測工作做到技術上有保證，經濟上可行，實施時安全，數據上可靠，特別要強調的是應避免“唯武器論”，單方面追求高精度、自動化、多參數，脫離工程實際需要的監測方案。土木工程與建筑學院基準點、工作基點和監測點要固定；采用固定的觀測路線和觀測方法；使用固定的監測儀器和設備；固定觀測人員；在基本固定的環境和條件下工作。變形監測五固定原則土木工程與建筑學院3.1監測內容監測內容的確定主要主要根據監測工程的性質和要求，在收集和閱讀工程地質勘察報告、施工組織計劃的基礎上，根據施工周圍的環境確定變形監測的內容。如：建筑物的變形監測就可能包含建筑物的沉降監測、水平位移監測、傾斜監測、裂縫監測以及撓度監測等。對于危巖滑坡的成災條件，變形監測則主要包括：危巖、滑坡地表及地下變形的二維（X、Y方向）或三維（X、Y、Z方向）位移、傾斜變化的監測；有關物理參數――應力應變、地聲變化的監測；環境因素――地震、降雨量、氣溫、地表（下）水等的監測。土木工程與建筑學院3.2監測方法和儀器的選擇變形監測方法和儀器的選擇主要取決于工程地質條件以及工程周圍的環境條件，根據監測內容的不同可以選擇不同的方法和儀器。

選擇儀器時一般要注意1.選擇觀測儀器必須從監測實際情況出發，選用的儀器應能滿足監測精度的要求。2.在選用儀器時，既要注意環境條件，又要避免盲目追求精度。3.儀器應該有足夠的量程，一般要滿足監測的要求。4.一般說來，電測儀器的適應性不如機械儀器儀表，而機械儀器儀表的適應性又不如光學儀器。5.靜態觀測與動態觀測的選擇。土木工程與建筑學院靜態監測與動態監測的關系

1.由于觀測條件的影響，靜態監測一般應避開陽光太強或暴風雨的惡劣天氣，而這時候才是變形體變形和振動幅度最明顯的時候；動態監測是全天候的，可以監測任何時候的變形。

2.靜態監測可以不同精度監測建筑物的不同部位，而動態監測特別是GPS只能監測變形較大的位移等。

3.靜態監測體現的是相對于建筑物竣工狀態的變化情況；而動態監測則是在建筑物正常運營的狀態下進行的實時監控，體現了在各種荷載（特別是動荷載）情況下的瞬時狀態。

4.由于兩者以上不同的特點，故靜態監測與動態監測可以相輔相成，全面監測建筑物的運營狀態，以達到共同監測建筑物安全的目的。3.2監測方法和儀器的選擇土木工程與建筑學院3.3變形監測精度的確定1.典型精度是lmm或相對精度為10-6。2.特種工程設備(例如高能加速器，大型天線)，要求變形觀測的精度高達0.1mm。3.滑坡變形測定精度一般在10～50mm之間。制定變形觀測的精度取決于變形的大小、速率、儀器和方法所能達到的實際精度，以及觀測的目的等。國際測繪工作者聯合會（FIG）第13屆會議（1971年）指出為確保建筑物的安全，則其觀測的誤差應小于允許變形值的1／10-1／20；如果是為了研究變形的過程，則其誤差應比上面這個數值小得多，甚至應采用目前測量手段和儀器所能達到的最高精度。土木工程與建筑學院大壩變形觀測典型精度

觀測內容沉降量/mm水平位移/mm基巖上的混凝土壩11壓縮土上的混凝土壩22土壩的施工期間105～10土壩的運營期間53～5滑坡監測的精度要求類型水平位移監測的點位中誤差（mm）垂直位移監測的高程中誤差（mm）地表裂縫的觀測中誤差（mm）巖質滑坡6.03.00.5土質滑坡121053.3變形監測精度的確定土木工程與建筑學院建筑變形測量的級別、精度指標及適用范圍變形測量等級沉降觀測位移觀測主要適用范圍觀測點測站高差中誤差（mm）觀測點坐標中誤差（mm）特級±0.05±0.30特高精度要求的特種精密工程的變形測量一級±0.15±1.0地基基礎設計為甲級的建筑的變形測量；重要的古建筑和特大型市政橋梁等變形測量等二級±0.50±3.0地基基礎設計為甲、乙級的建筑的變形測量；場地滑坡測量；重要管線的變形觀測；地下工程施工及運營中變形測量；大型市政橋梁變形測量等三級±1.50±10.0地基基礎設計為乙、丙級的變形測量；地表、道路及一般管線的變形測量；中小型市政橋梁變形測量等3.3變形監測精度的確定土木工程與建筑學院土木工程與建筑學院土木工程與建筑學院［例1］某建筑物為框架結構，基礎土層為高壓縮性土，相鄰兩沉降觀測點(埋設在柱基上)的距離=8m，建筑物的傾斜不允許超過3‰求任一觀測點高程中誤差。解：由于建筑物地基上兩點差異沉降量允許值為而一般觀測誤差為變形量的1/10，故m差=2.4mm而hi=HB-HA為兩次高程之差故：mH=mΔ/2=1.2mm所以因差異量為兩點高差之差Δ=h1-h28m3.3變形監測精度的確定土木工程與建筑學院3.4監測部位和測點布置的確定一、變形監測的測量點分類變形監測的測量點，一般分為基準點、工作基點和變形觀測點3類。1.基準點基準點是測定工作基點和變形點的依據。基準點的通常埋設在穩固的基巖上或變形區域以外，長期保存穩定不動。一般應建立至少3個基準點，以便相互檢校，確保坐標系統的統一。應采用帶有強制歸心裝置的觀測墩，垂直位移基準點宜采用雙金屬標或鋼管標。變形監測中設置的基準點應定期復測，并對其穩定性進行分析。土木工程與建筑學院觀測墩澆筑3.4監測部位和測點布置的確定土木工程與建筑學院觀測墩形式3.4監測部位和測點布置的確定土木工程與建筑學院水平位移監測基準點3.4監測部位和測點布置的確定土木工程與建筑學院3.4監測部位和測點布置的確定2.工作基點現場設置可以直接觀測變形點并且相對穩定的測量控制點即工作基點。工作基點宜采用帶有強制歸心裝置的觀測墩，垂直位移監測工作基點可采用鋼管標。對通視條件較好的小型工作，可不設工作基點。在基準點上直接觀測變形觀測點。工作基點要求觀測期間保持點位穩定，其點位由基準點定期檢測。土木工程與建筑學院3.4監測部位和測點布置的確定3.變形觀測點變形觀測點是直接布設在變形體上的敏感位置能反映建筑物變形特征的測量點，又稱觀測點。設立在能反映監測體變形特征的位置或監測斷面上。需要時，還應埋設一定數量的應力、應變傳感器。變形觀測點布設后，應在穩定后方可開始觀測，一般不宜少于15天。土木工程與建筑學院變形部位和測點布置原則：1．在滿足監測目的前提下，測點數量和布置必須是充分的、足夠的；同時測點宜少不宜多，不能盲目設置測點。2．測點的位置必須具有代表性，以便于分析和計算。主要測點的布設應能反映結構的最大應力（應變）和最大撓度（或位移）。3．測點的布置對觀測工作應該是方便的、安全的。4．應該布置一定數量的校核性測點，以保證觀測結果絕對可靠，另一方面也可提供多余觀測數據，供分析時采用。5．觀測點應該布置在點位穩定并能長期保存的地方，同時要求觀測點與建筑物牢固地結合在一起，這樣觀測點的變形量，就代表了建筑物的變形。3.4監測部位和測點布置的確定土木工程與建筑學院變形監測平面網是小型的、專用的、高精度的。通常由三種點、兩種等級的網組成：

1．基準點。

2，工作點。工作點與基準點構成變形監測的首級網。

3．變形監測點。變形監測點與工作點組成次級網。4.變形監測網3.4監測部位和測點布置的確定土木工程與建筑學院3.5

變形監測頻率的確定1.變形監測的頻率取決于變形的大小、速度以及觀測的目的。2.通常，在工程建筑物建成初期，變形的速度比較快，因此觀測頻率也要大一些。經過一段時間后，建筑物趨于穩定，可以減少觀測次數，但要堅持定期觀測。3.對于周期性的變形，在一個變形周期內至少應觀測兩次。一個周期所有的工作必須在所允許的時間間隔內完成，否則將歪曲目標點坐標值。土木工程與建筑學院3.6監測的預警每一臨界值由允許變化總量和單位時間允許變化量兩個部分進行控制。預警值是一個定量指標，在其允許范圍內可認為工程是安全的，否則認為工程處于不穩定狀態，將對工程自身及其周圍環境產生有害影響。確定預警值時應注意下列基本原則：目前，預警值的確定主要參照現行規范和規程的規定值、設計預估值和經驗類比值，必要時還需召開專家會議討論。例如，某基坑的周邊環境的監測報警值應由主管部門提供，若主管部門沒有提供，那么可根據《建筑基坑工程監測技術規范》GB50497-2009中關于基坑周邊環境監測報警值的要求來確定。土木工程與建筑學院建筑基坑工程周邊環境監測報警值項目監測對象累計值變化速率(mm/d)備注絕對值傾斜1地下水位變化1000-500-2管線位移剛性管道壓力10～30-1～3直接觀察點數據非壓力10～40-3～5柔性管線10～40-3～5-3鄰近建（構）筑物最大沉降10～60---差異沉降-2/10000.1H/1000注：1.H-為建（構）筑物承重結構高度。2.第3項累計值取最大沉降和差異沉降兩者的小值3.6監測的預警土木工程與建筑學院§3.7變形網設計變形監測控制網的原則:1.變形監測網應為獨立控制網。2.變形監測控制點埋設的位置最好能選在沉降影響范圍之外，又要考慮不能將基準點處于網的邊緣。3.布網圖形應與變形體的形狀相適應。4.要考慮哪些點位在特定方向上的精度要求要高一些，應有所側重。5.由于邊短，所以要盡可能減少測站和目標的對中誤差。6.測站點應建造具有強制對中器的監測墩，用以安置測角儀器和測距儀。土木工程與建筑學院控制網§3.7變形網設計土木工程與建筑學院工程控制網布網的目的是為了保證工程的各個部位能處在一定的相互關系當中。衡量控制網等級的一個重要指標就是網的最弱邊。變形網布網的目的是為了測定網點的變形，而網點之間的相對精度則不是主要的。由于布網的目的不同，影響網的質量因素也就不同，強調觀測條件相同。1.布網的目的不同與工程控制網相比變形網的特點：§3.7變形網設計工程控制網布網時，網點的選擇一般是對網形要求較高，網點之間構成的圖形要規則，最好是等邊三角形。而變形網則完全根據變形測量的需要來布設網點，主要強調點位穩定。2.布網的原則不同土木工程與建筑學院3.變形網的多余觀測多變形網圖形復雜，多余觀測多。工程控制網平差時既可以按條件平差，也可以按間接平差。而變形網由于圖形復雜，變形網一般采用間接平差進行平差。§3.7變形網設計土木工程與建筑學院變形測量網的邊長一般在幾百米，最多1km左右，即使是專用于地震監測的變形監測網邊長也多在1km左右，但觀測往往是按國家一、二等精度要求進行，或采用最先進的儀器。而高精度儀器主要集中在地震部門和水電部門，目前這些先進的儀器也主要用于變形監測。4.變形網邊短，精度高5.變形網可以沒有已知數據§3.7變形網設計土木工程與建筑學院3.8綜合變形監測系統在壩頂、1號和3號廊道內設置了激光準直系統；在1號和3號廊道中還分別進行了“引張線法”和“測小角法”

在主壩段埋設了3條倒錘，用于測定大壩的撓度。在主壩的下游，設計了一個變形觀測參考網，參考網以一等三角測量精度觀測(角度測量中誤差為土0.5")，從參考網點用前方交會法測定大壩下游面上目標點的位移。用精密水準測量測定壩和基礎的沉陷以及基礎的傾斜另外，還在底層廊道中設置了靜力水準測量網，可以和幾何水準測量成果互相校核。土木工程與建筑學院1工程概況2巖土工程條件及周邊環境狀況3監測目的和依據4監測內容5基準點、監測點的布置6監測方法及精度7監測周期和頻率8報警指標9異常情況下的監測措施10監測數據處理及信息反饋11監測人員及主要儀器設備12監測基本原則13作業安全及其他管理制度14提交資料3.9變形監測方案設計實例-邊坡土木工程與建筑學院1工程概況邊坡全長約390.0多米，坡高10.0m～17.5m，擬支護場地走向呈南北向，地形南高北低，起伏較大，自然地面最大高差為9.13m；地貌單元屬丘陵，呈圓弧形。根據《工程測量規范》（GB50026-2007）的規定，本次監測等級定為三等。3.9變形監測方案設計實例-邊坡土木工程與建筑學院2巖土工程條件及周邊環境狀況3監測目的和依據3.1監測目的在邊坡施工期間確保邊坡不產生過大的位移和變形。對錨索拉力進行監控。信息化施工。根據監測數據，及時通報施工中出現的問題，以便采取相應的措施。將現場監測結果反饋設計單位，使設計能根據現場工況發展，進一步優化方案，達到優質安全、經濟合理、施工快捷的目的。3.2執行規范與依據（1）《全球定位系統GPS測量規范》GB/T18314-2009（2）《工程測量規范》GB50026-2007（3）《國家一、二等水準測量規范》(GB/T12897-2006)（4）《建筑邊坡工程技術規程》（GB50330-2002）（5）本工程相關圍護設計說明及圖紙3.9變形監測方案設計實例-邊坡土木工程與建筑學院4監測內容（1）支護體上方山體（排水溝附近）水平和垂直位移。（2）支護體坡頂水平和垂直位移。（3）支護體坡底水平和垂直位移。（4）錨索的拉應力變化。3.9變形監測方案設計實例-邊坡土木工程與建筑學院5基準點、監測點的布置5.1基準點的布設測量基準點在監測前埋設，應埋設在變形影響區域之外穩定可靠的位置，監測期間定期聯測以檢驗其穩定性，并采取有效保護措施，以保證其在整個監測期間的正常使用。本項目擬設置基準點如下：（1）垂直位移基準點：擬在支護體兩端上下穩定區域各設置一對基準點，基準點標志采用現澆水泥樁，內置不銹鋼水準標志。（2）水平位移基準點：水平位移基準點擬設置在二期支護頂端排水溝上不受影響的穩定區域，擬設置基準點三個，基準點標志采用現澆水泥樁，內置不銹鋼測量標志。3.9變形監測方案設計實例-邊坡土木工程與建筑學院5.2監測點的布置5.2.1位移監測點本工程位移監測點按縱向剖面布設上中下三排點，每排17個點，垂直位移和水平位移監測點各51個，同一排監測點間距約25米左右，第一排設置在排水溝附近，第二排設置在坡頂，第三排設置在坡底，布點時兼顧西湖岸一期山體有變化的地方。5.2.2錨索應力監測點支護體內力監測布置為預應力錨索監測，共布置8個永久性錨索應力計，最上一排錨索設置2個，中間一排和最下排錨索設置各3個，每根錨索上的測試點應設置在受力、變形有代表性的位置。錨索應力監測點編號為YL1～YL8，監測點布置詳見附圖。3.9變形監測方案設計實例-邊坡土木工程與建筑學院土木工程與建筑學院土木工程與建筑學院土木工程與建筑學院6監測方法及精度監測工作采用整體布設，分級布網的原則。即首先布設統一的監測控制網，再利用基準點去施測每個監測點的變化。6.1基準點施測（1）垂直位移監測基準網垂直位移基準網由四個基準點組成環形閉合網，用水準測量方法觀測，并與施工用高程控制點聯測，基準網觀測按照《工程測量規范》二等水準測量要求執行。（2）水平位移監測基準網水平位移基準網由三個水平位移基準點組成，觀測時用靜態方法按E級GPS網精度施測，并與現場施工用平面控制點聯測。外業觀測時遵循如下原則：3.9變形監測方案設計實例-邊坡土木工程與建筑學院6.2監測點垂直位移測量監測點垂直位移施測按《工程測量規范》二等水準測量方法施測，監測初始值取兩次觀測的平均值，監測方法和所用儀器同垂直位移基準點。6.3監測點水平位移測量監測點水平位移施測采用極坐標法施測。監測初始值取兩次觀測的平均值。6.4錨索應力監測錨索測力計的初讀數應取安裝就位后張拉前3次以上測值的平均值。3.9變形監測方案設計實例-邊坡土木工程與建筑學院7監測周期和頻率本方案監測分三個階段：第一階段從邊坡施工開始至地下結構施工至±0.0結束，原則上每天監測一次；第二階段從地下結構出±0.0至主體結構封頂，原則上每兩天監測一次；第三階段從主體結構封頂后第一年內，每月觀測一次，第二年兩月監測一次。當最后l00d的沉降速率小于0．01～0．04mm／d時可認為已進入穩定階段，監測隨即結束。8報警指標監測報警指標一般以總變化量和變化速率兩個量控制，累計變化量的報警指標一般不宜超過設計限值。根據有關規定，確定工程監測項目報警值分別為：3.9變形監測方案設計實例-邊坡序號監測項目累計值/(mm)變化速率/(mm/d)1水平位移35102垂直位移4053錨索